Решение 5-ой задачи.

Задача.

Условие задачи 5

Ответ:

\color{white}\fbox{\normalcolor S_{ABCDE}=19,5.}

Решение.

У этой задачи конечно, как и у многих других, есть разные решения. Её можно решить “в лоб”, “просто посчитав”, а ответ, так и вообще, можно получить исходя из следующего соображения:

Исходя из формулировки задачи, получается данная площадь не должна зависеть от \color{white}\fbox{\normalcolor \angle BED.} Этот угол никак “не зафиксирован”. Таким образом можно считать, что этот угол равен \color{white}\fbox{\normalcolor 90^\circ}, то есть \color{white}\fbox{\normalcolor BCDE} в данном случае будет прямоугольником (\color{white}\fbox{\normalcolor B \in AC}) и тогда искомая площадь равна \color{white}\fbox{\normalcolor S_{BCDE}+S_{ABD}=3\cdot 5+\dfrac{1}{2}\cdot 3\cdot 3=19,5.}

Но что-то мне подсказывает, что не все читатели понимают, как же тут можно “посчитать в лоб”, а наша “догадка до ответа” для них, вероятно, выглядит небольшим шарлатанством.

Давайте посмотрим полноценное, хотя может и непривычное, решение этой задачи.

Начнём с того, что достроим ещё один параллелограмм, равный \color{white}\fbox{\normalcolor BCDE} к нашему пятиугольнику так, как показано на рисунке.

Заметим, что \color{white}\fbox{\normalcolor S_{CED}=S_{ABF}} (ввиду того, что каждый из них составляет половину площади параллелограмма; на рисунке выделены красным), а значит \color{white}\fbox{\normalcolor S_{ABCDE}=S_{AFBCE}}, а так как \color{white}\fbox{\normalcolor S_{AFBCE}=S_{AFCE}-S_{FBC}}, то нам остаётся посчитать площадь \color{white}\fbox{\normalcolor AFCE} \color{white}\fbox{\normalcolor \left( S_{FBC}=\dfrac{1}{2}\cdot 5\cdot 5=12,5 \right )}.

Далее \color{white}\fbox{\normalcolor \Delta ABC=\Delta EBF} по двум сторонам и углу между ними, а именно \color{white}\fbox{\normalcolor AB=BE, BC=BF, \angle ABC=\angle EBF} (углы равны так как каждый из них это сумма \color{white}\fbox{\normalcolor 90^\circ} и \color{white}\fbox{\normalcolor \angle CBE}).

Последним шагом докажем, что \color{white}\fbox{\normalcolor AC\perp FE}. Это можно доказать, например так:

1-ый способ
Собственно “способ” продемонстрирован на динамической картинке выше. \color{white}\fbox{\normalcolor \Delta ABC=\Delta EBF}, эти треугольнике имеют общую вершину \color{white}\fbox{\normalcolor B}, \color{white}\fbox{\normalcolor \angle ABE=90^\circ}, то есть при повороте на \color{white}\fbox{\normalcolor 90^\circ} относительно точки \color{white}\fbox{\normalcolor B} \color{white}\fbox{\normalcolor \Delta ABC} переходит в \color{white}\fbox{\normalcolor \Delta EBF.} Значит угол между соответствующими сторонами \color{white}\fbox{\normalcolor AC} и \color{white}\fbox{\normalcolor FE} тоже \color{white}\fbox{\normalcolor 90^\circ.}

Полагаю такой способ не всем “придётся по вкусу”, поэтому

2-ой способ
В этом можно убедиться непосредственно, действительно пусть \color{white}\fbox{\normalcolor \angle BFE=\alpha=\angle BCA}, а \color{white}\fbox{\normalcolor \angle CBE=\beta.}

Тогда \color{white}\fbox{\normalcolor \angle BAC=180^\circ-\alpha-(90^\circ +\beta)=90^\circ -\alpha-\beta}, \color{white}\fbox{\normalcolor \angle BLC=90^\circ+(90^\circ -\alpha-\beta)=180^\circ -\alpha -\beta}, так как \color{white}\fbox{\normalcolor \angle BLC} это внешний угол для \color{white}\fbox{\normalcolor \Delta ABL.} Аналогично \color{white}\fbox{\normalcolor \angle BKE=90^\circ+\alpha.}

И наконец искомый угол между \color{white}\fbox{\normalcolor AC} и \color{white}\fbox{\normalcolor FE} равен \color{white}\fbox{\normalcolor 360^\circ-(\beta +180^\circ -\alpha -\beta + 90^\circ+\alpha)=90^\circ .}

Завершается наше решение формулой площади четырёхугольника через его диагонали, а именно половина произведения диагоналей умноженная на синус угла между ними.

\color{white}\fbox{\normalcolor S_{AFCE}=\dfrac{1}{2}\cdot AC\cdot FE\cdot\sin 90^\circ=\dfrac{1}{2}\cdot 8\cdot 8\cdot 1=32}

И согласно предыдущим выкладкам

\color{white}\fbox{\normalcolor S_{ABCDE}=S_{AFBCE}=S_{AFCE}-S_{FBC}=32-12,5=19,5.}

 

 

 

Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *